[發明專利]基于復合光渦旋的晶體電流傳感器

有效

• 申請號: 201710377187.0
• 申請日: 2017-05-25
• 公開（公告）號: CN107064595B
• 公開（公告）日: 2019-08-06
• 發明（設計）人: 王廷云;喻雙鳳;龐拂飛;李先進;郭強
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: G01R15/24
• 分類號: G01R15/24;G02B27/28
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 顧勇華

1.一種基于復合光渦旋的晶體電流傳感器，其特征在于：包括激光發射單元（A）、前端非偏振分束器（4）、復合光束生成單元（B）、晶體傳感單元（C）和檢測單元（D），所述激光發射單元（A）的輸出端連接前端非偏振分束器（4）的輸入端，復合光束生成單元（B）的輸入端和輸出端皆連接前端非偏振分束器（4）的信號端，前端非偏振分束器（4）的輸出端連接晶體傳感單元（C）的輸入端，晶體傳感單元（C）的輸出端連接檢測單元（D）的輸入端；

激光發射單元（A）用于輸出線偏振態的基模高斯光束，激光發射單元（A）輸出的線偏振態的基模高斯光束的波長在復合光束生成單元（B）可調制的光波長范圍內；

前端非偏振分束器（4）使線偏振態的基模高斯光束直接通過，向復合光束生成單元（B）輸入線偏振態的基模高斯光束；

復合光束生成單元用于將接收到的線偏振態的基模高斯光束轉換成光渦旋光束，復合光束生成單元（B）先將接收到的線偏振態的基模高斯光束轉換成圓偏振態的基模高斯光束，再將圓偏振態的基模高斯光束均分成兩路線偏振光，然后將兩路線偏振光調制成光渦旋光束，再合束并轉換為圓偏振態的復合光渦旋光束，然后輸出至前端非偏振分束器（4）；

前端非偏振分束器（4）還能將來自復合光束生成單元（B）生成的復合光渦旋光束反射至晶體傳感單元（C）；

晶體傳感單元（C）主要包括晶體（13），晶體傳感單元（C）用于將來自復合光束生成單元（B）生成的復合光渦旋光束沿晶體（13）光軸方向通入晶體（13）中，并施加沿晶體光軸方向的磁場，使施加磁場后產生法拉第磁光效應，然后將施加磁場前后的復合光渦旋光束反射至檢測單元（D）；

檢測單元（D）用于探測來自晶體傳感單元（C）的施加磁場前后的復合光渦旋光束的光強分布，并計算加磁場前后光斑的偏轉角，然后利用檢測單元（D）的數據處理模塊和檢測單元（D）外聯的上位機，通過對光斑的偏轉角的大小計算，對應所加電流的大小，從而實現對電流的傳感檢測。

2.根據權利要求1所述基于復合光渦旋的晶體電流傳感器，其特征在于：激光發射單元（A）主要包括共軸設置的保偏寬帶可調諧激光器（1）、單模保偏跳線（2）和光纖準直器（3），且激光發射單元（A）的各光學器件都與前端非偏振分束器（4）共軸設置，所述光纖準直器（3）輸出端作為所述激光發射單元（A）的輸出端連接前端非偏振分束器（4）的輸入端；保偏寬帶可調諧激光器（1）用于產生線偏振態的基模高斯光，并保持光的偏振態不變；單模保偏跳線（2）用于輸出激光；光纖準直器（3）用于將光束進行準直并擴束，使所述光纖準直器（3）輸出端發射出的激光形成一束平行的線偏振態的基模高斯光束。

3.根據權利要求1所述基于復合光渦旋的晶體電流傳感器，其特征在于：所述激光發射單元（A）的輸出端輸出的光束處于水平狀態，復合光束生成單元（B）能將接收到的線偏振態的基模高斯光束轉換成圓偏振態的基模高斯光束并均分成兩路，一路為一束水平線偏振光，另一路為一束垂直線偏振光，并將兩路線偏振光調制成光渦旋光束，再合束并轉換為圓偏振態的復合光渦旋光束。